计算机网络网络层--课件.pptx

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1、第第4章章网络层网络层1ppt课件第第4章章网络网络层层n4.1网络层提供的两种服务网络层提供的两种服务n4.2网际协议网际协议IPn4.3划分子网和构造超网划分子网和构造超网n4.4网际控制报文协议网际控制报文协议ICMPn4.5互联网的路由选择协议互联网的路由选择协议n4.6IPv6n4.7IP多播多播n4.8虚拟专用网虚拟专用网VPN和网络地址转换和网络地址转换NATn4.9多协议标记交换多协议标记交换MPLS2ppt课件4.1网络层提供的两种服务网络层提供的两种服务n在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供怎在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供怎样的服务（样的服务（“面向连接面向连

2、接”还是还是“无连接无连接”）曾引）曾引起了长期的争论。起了长期的争论。n争论焦点的实质就是：争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠交在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责？是付应当由谁来负责？是网络网络还是还是端系统端系统？3ppt课件一种观点：让网络负责可靠交付一种观点：让网络负责可靠交付n这种观点认为，应这种观点认为，应借助于电信网的成功经验，让借助于电信网的成功经验，让网络负责可靠交付网络负责可靠交付，计算机网络应模仿计算机网络应模仿电信网络，电信网络，使用使用面向连接面向连接的通信方式的通信方式。n通信之前先建立通信之前先建立虚电路虚电路(VirtualCircuit)，以保，以保

3、证双方通信所需的一切网络资源。证双方通信所需的一切网络资源。n如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点，的分组无差错按序到达终点，不丢失、不重复不丢失、不重复。4ppt课件虚电路服务虚电路服务应用层应用层运输层运输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层运输层运输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层H1H2虚电路虚电路H1发送给发送给H2的所有分组都沿着同一条虚电路传送的所有分组都沿着同一条虚电路传送5ppt课件虚电路是逻辑连接虚电路是逻辑连接n虚电路表示这只是一条虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，

4、逻辑上的连接，分组都沿分组都沿着这条逻辑连接着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，按照存储转发方式传送，而并不而并不是真正建立了一条物理连接。是真正建立了一条物理连接。n请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真真正的连接。正的连接。n因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。似，但并不完全一样。6ppt课件另一种观点：网络提供数据报服务另一种观点：网络提供数据报服务n互联网的先驱者提出互联网的先驱者提出了了一种崭新的网络设计思路一种崭新的网络设计思路。n网络层向上只提供简单灵活的、网络层向上只

5、提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力无连接的、尽最大努力交付交付的的数据报服务。数据报服务。n网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即IP数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。编号）。n网络层不提供服务质量的承诺。网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。保证分组传送的时限。7ppt课件尽最大努力交付尽最大努力交付n由于传输由于传输网络不提供

6、端到端的可靠传输服务，网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使网这就使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉（与电络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉（与电信网的交换机相比较）。信网的交换机相比较）。n如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠交付（包主机中的运输层负责可靠交付（包括差错处理、流量控制等）括差错处理、流量控制等）。n采用这种设计思路的好处是：采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低，运网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。行方式灵活，能够适

7、应多种应用。n互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用这互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用这种设计思路的正确性。种设计思路的正确性。8ppt课件数据报服务数据报服务应用层应用层运输层运输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层运输层运输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层H1H2IP数据报数据报丢失丢失H1发送给发送给H2的分组可能沿着不同路径传送的分组可能沿着不同路径传送9ppt课件对比的方面对比的方面虚电路服务虚电路服务数据报服务数据报服务思路思路可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由用户主机来保证可靠通信应当由用户主机

8、来保证连接的建立连接的建立必须有必须有不需要不需要终点地址终点地址仅在连接建立阶段使用，每仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号个分组使用短的虚电路号每个分组都有终点的完整地址每个分组都有终点的完整地址分组的转发分组的转发属于同一条虚电路的分组均属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发按照同一路由进行转发每个分组独立选择路由进行转发每个分组独立选择路由进行转发当结点出故障时当结点出故障时所有通过出故障的结点的虚所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作电路均不能工作出故障的结点可能会丢失分组，出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化一些路由可能会发生变化分组的顺序分组的顺序总

9、是按发送顺序到达终点总是按发送顺序到达终点到达终点时不一定按发送顺序到达终点时不一定按发送顺序端到端的差错处端到端的差错处理和流量控制理和流量控制可以由网络负责，也可以由可以由网络负责，也可以由用户主机负责用户主机负责由用户主机负责由用户主机负责虚电路服务与数据报服务的对比虚电路服务与数据报服务的对比10ppt课件4.2网际协议网际协议IPn4.2.1虚拟互连网络虚拟互连网络n4.2.2分类的分类的IP地址地址n4.2.3IP地址与硬件地址地址与硬件地址n4.2.4地址解析协议地址解析协议ARPn4.2.5IP数据报的格式数据报的格式n4.2.6IP层转发分组的流程层转发分组的流程11ppt课

10、件4.2网际协议网际协议IPn网际协议网际协议IP是是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。体系中两个最主要的协议之一。n与与IP协议配套使用的还有三个协议：协议配套使用的还有三个协议：n地址解析协议地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol)n网际控制报文协议网际控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)n网际组管理协议网际组管理协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)12ppt课件网际层的网际层的IP协议及配套协议协议及配套协议各种应用层协议 网络接口层(HTTP,FTP,SMTP

11、 等)物理硬件运输层TCP,UDP应用层ICMPIPARP与各种网络接口网络层网络层（网际层）（网际层）IGMP13ppt课件4.2.1虚拟互连网络虚拟互连网络n将将网络互连并能够互相通信网络互连并能够互相通信，会遇到许多问题需要解决，如：，会遇到许多问题需要解决，如：n不同的寻址方案不同的寻址方案n不同的最大分组长度不同的最大分组长度n不同的网络接入机制不同的网络接入机制n不同的超时控制不同的超时控制n不同的差错恢复方法不同的差错恢复方法n不同的状态报告方法不同的状态报告方法n不同的路由选择技术不同的路由选择技术n不同的用户接入控制不同的用户接入控制n不同的服务（面向连接服务和无连接服务）不

12、同的服务（面向连接服务和无连接服务）n不同的管理与控制方式不同的管理与控制方式等等如何如何将将异构的异构的网络网络互相连接起来互相连接起来？14ppt课件使用一些中间设备进行互连使用一些中间设备进行互连n将网络互相连接起来要使用一些中间设备。将网络互相连接起来要使用一些中间设备。n中间设备又称为中间设备又称为中间系统中间系统或或中继中继(relay)系统。系统。n有以下有以下五五种不同的中间设备：种不同的中间设备：n物理层物理层中继系统：中继系统：转发器转发器(repeater)。n数据链路层数据链路层中继系统：中继系统：网桥网桥或或桥接器桥接器(bridge)。n网络层网络层中继系统：中继系

13、统：路由器路由器(router)。n网桥和路由器的网桥和路由器的混合物混合物：桥路器桥路器(brouter)。n网络层以上网络层以上的中继系统：的中继系统：网关网关(gateway)。15ppt课件网络互连使用路由器网络互连使用路由器n当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。这仍然是一个网络。n网关由于比较复杂，目前使用得较少。网关由于比较复杂，目前使用得较少。n网络互连网络互连都是指用路由器进行都是指用路由器进行网络互连和路由选网络互连和路由选择择

14、。n由于历史的原因，许多有关由于历史的原因，许多有关TCP/IP的文献将网的文献将网络层使用的路由器称为络层使用的路由器称为网关。网关。16ppt课件互连网络与虚拟互连网络互连网络与虚拟互连网络网络网络网络网络网络网络网络网络网络网络(a)互连网络路由器路由器(b)虚拟互连网络虚拟互连网络虚拟互连网络（互联网）（互联网）IP网的概念网的概念17ppt课件虚拟互连网络的意义虚拟互连网络的意义n所所谓谓虚虚拟拟互互连连网网络络也也就就是是逻逻辑辑互互连连网网络络，它它的的意意思思就就是是互互连连起起来来的的各各种种物物理理网网络络的的异异构构性性本本来来是是客客观观存存在在的的，但但是是我我们们利

15、利用用IP协协议议就就可可以以使使这这些些性性能能各各异异的的网网络络从从用户看起来好像是一个统一的网络。用户看起来好像是一个统一的网络。n使用使用IP协议的虚拟互连网络可简称为协议的虚拟互连网络可简称为IP网。网。n使使用用虚虚拟拟互互连连网网络络的的好好处处是是：当当互互联联网网上上的的主主机机进进行行通通信信时时，就就好好像像在在一一个个网网络络上上通通信信一一样样，而而看看不不见见互互连连的的各具体的网络异构细节。各具体的网络异构细节。n如如果果在在这这种种覆覆盖盖全全球球的的IP网网的的上上层层使使用用TCP协协议议，那那么就是现在的互联网么就是现在的互联网(Internet)。18

16、ppt课件5432154321主机主机H1主机主机H2R1R4R5R2R3R1R2R3H1R5H2R4间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付直接交付直接交付3221132211322113221132211分组在互联网中的传送分组在互联网中的传送互联网互联网可以由可以由多种异多种异构网络构网络互连组互连组成。成。19ppt课件从网络层看从网络层看IP数据报的传送数据报的传送n如果我们只从网络层考虑问题，那么如果我们只从网络层考虑问题，那么IP数据报数据报就可以想象是在网络层中传送。就可以想象是在网络层中传送。网络层网络层网络层网络层网络层网络层网络层网

17、络层网络层网络层网络层网络层网络层网络层IP数据报数据报H1R1R2R3R4R5H220ppt课件4.2.2分类的分类的IP地址地址n在在TCP/IP体系中，体系中，IP地址是一个最基本的概念地址是一个最基本的概念。n本部分重点学习：本部分重点学习：n1.IP地址及其表示方法地址及其表示方法n2.常用的三种类别的常用的三种类别的IP地址地址21ppt课件1.IP地址及其表示方法地址及其表示方法n我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。络。nIP地址就是给每个连接在互联网上的主机（或地址就是给每个连接在互联网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围

18、是唯一的路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32位位的标识符。的标识符。nIP地址现在由地址现在由互联网名字和数字分配机构互联网名字和数字分配机构ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)进行分配。进行分配。22ppt课件IP地址的编址方法地址的编址方法n分类的分类的IP地址。地址。这是这是最基本的编址方法，最基本的编址方法，在在1981年就通过了相应的标准协议。年就通过了相应的标准协议。n子网的划分。子网的划分。这是对最基本的编址方法的这是对最基本的编址方法的改进，改进，其标准其标准RFC950在在1985年通过。年通过。n构成超

19、网。构成超网。这是比较新的这是比较新的无分类编址方法。无分类编址方法。1993年提出后很快就得到推广应用。年提出后很快就得到推广应用。23ppt课件分类分类IP地址地址n将将IP地址划分为若干个固定类地址划分为若干个固定类。n每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是一个字段是网络号网络号net-id，它标志主机（或路由它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。它标志该主机（或路由器）。n主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必主机号在它前

20、面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。须是唯一的。n由此可见，由此可见，一个一个IP地址在整个互联网范围内是地址在整个互联网范围内是唯一的。唯一的。24ppt课件分类分类IP地址地址n这种两级的这种两级的IP地址结构如下：地址结构如下：n这种两级的这种两级的IP地址可以记为：地址可以记为：IP地址地址:=,(4-1):=代表代表“定义为定义为”32位位网络号网络号主机号主机号25ppt课件各各类类IP地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24位位host-id24位位net-id16位位net-id8位位0A类地址类地址host-id16位位B类地址类地址C类

21、地址类地址01 1host-id8位位D类地址类地址1110多多播播地地址址E类地址类地址保保留留为为今今后后使使用用11110126ppt课件各各类类IP地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24位位host-id24位位net-id16位位net-id8位位0A类地址类地址host-id16位位B类地址类地址C类地址类地址01 1host-id8位位D类地址类地址1110多多播播地地址址E类地址类地址保保留留为为今今后后使使用用111101A类地址的网络号字段类地址的网络号字段net-id为为1字节字节27ppt课件各各类类IP地址的网络号字段和主机号字段地址

22、的网络号字段和主机号字段net-id24位位host-id24位位net-id16位位net-id8位位0A类地址类地址host-id16位位B类地址类地址C类地址类地址01 1host-id8位位D类地址类地址1110多多播播地地址址E类地址类地址保保留留为为今今后后使使用用111101B类地址的网络号字段类地址的网络号字段net-id为为2字节字节28ppt课件各各类类IP地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24位位host-id24位位net-id16位位net-id8位位0A类地址类地址host-id16位位B类地址类地址C类地址类地址01 1host-

23、id8位位D类地址类地址1110多多播播地地址址E类地址类地址保保留留为为今今后后使使用用111101C类地址的网络号字段类地址的网络号字段net-id为为3字节字节29ppt课件各各类类IP地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24位位host-id24位位net-id16位位net-id8位位0A类地址类地址host-id16位位B类地址类地址C类地址类地址01 1host-id8位位D类地址类地址1110多多播播地地址址E类地址类地址保保留留为为今今后后使使用用111101A类地址的主机号字段类地址的主机号字段host-id为为3字节字节30ppt课件各各类

24、类IP地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24位位host-id24位位net-id16位位net-id8位位0A类地址类地址host-id16位位B类地址类地址C类地址类地址01 1host-id8位位D类地址类地址1110多多播播地地址址E类地址类地址保保留留为为今今后后使使用用111101B类地址的主机号字段类地址的主机号字段host-id为为2字节字节31ppt课件各各类类IP地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24位位host-id24位位net-id16位位net-id8位位0A类地址类地址host-id16位位B类地

25、址类地址C类地址类地址01 1host-id8位位D类地址类地址1110多多播播地地址址E类地址类地址保保留留为为今今后后使使用用111101C类地址的主机号字段类地址的主机号字段host-id为为1字节字节32ppt课件各各类类IP地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24位位host-id24位位net-id16位位net-id8位位0A类地址类地址host-id16位位B类地址类地址C类地址类地址01 1host-id8位位D类地址类地址1110多多播播地地址址E类地址类地址保保留留为为今今后后使使用用111101D类地址是多播地址类地址是多播地址33ppt

26、课件各各类类IP地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24位位host-id24位位net-id16位位net-id8位位0A类地址类地址host-id16位位B类地址类地址C类地址类地址01 1host-id8位位D类地址类地址1110多多播播地地址址E类地址类地址保保留留为为今今后后使使用用111101E类地址保留为今后使用类地址保留为今后使用34ppt课件点分十进制记法点分十进制记法10000000000010110000001100011111机器中存放的机器中存放的IP地址地址是是32位二进制代码位二进制代码10000000000010110000001

27、100011111每每8位为一组位为一组采用点分十进制记法采用点分十进制记法则进一步提高可读性则进一步提高可读性128.11.3.3112811331将每将每8位的二进制数位的二进制数转换为十进制数转换为十进制数35ppt课件点分十进制记法举例点分十进制记法举例32位二进制数位二进制数等价的等价的点分十进制数点分十进制数10000001001101000000011000000000129.52.6.011000000000001010011000000000011192.5.48.30000101000000010000000000010010110.2.0.3710000000000010

28、100000001000000011128.10.2.310000000100000001111111100000000128.128.255.036ppt课件2.常用的三种类别的常用的三种类别的IP地址地址网络网络类别类别最大可最大可指派指派的网络的网络数数第一个可第一个可指派指派的的网络网络号号最后一个可最后一个可指派的指派的网络网络号号每个网络每个网络中中最大最大主机数主机数A126(272)112616777214B16383(2141)128.1191.25565534C2097151(2211)192.0.1223.255.255254IP地址的指派范围地址的指派范围37ppt课件

29、一般不使用的特殊的一般不使用的特殊的IP地址地址网络号网络号主机号主机号源地址源地址使用使用目的地址目的地址使用使用代表的意思代表的意思00可以可以不可不可在本网络上的本主机（见在本网络上的本主机（见6.6节节DHCP协议）协议）0host-id可以可以不可不可在本网络上的某台主机在本网络上的某台主机host-id全全1全全1不可不可可以可以只在本网络上进行广播（各只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）路由器均不转发）net-id全全1不可不可可以可以对对net-id上的所有主机进行上的所有主机进行广播广播127非全非全0或全或全1的任何数的任何数可以可以可以可以用作本地软件环回测试之用用作

30、本地软件环回测试之用38ppt课件IP地址的一些重要特点地址的一些重要特点n(1)IP地址是一种分等级的地址结构。地址是一种分等级的地址结构。分两个等分两个等级的好处是：级的好处是：n第一，第一，IP地址管理机构在分配地址管理机构在分配IP地址时只分配网络地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了分配。这样就方便了IP地址的管理地址的管理n第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由

31、表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。占的存储空间。39ppt课件IP地址的一些重要特点地址的一些重要特点n(2)实际上实际上IP地址是标志一个主机（或路由器）地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。和一条链路的接口。n当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的须同时具有两个相应的IP地址，其网络号地址，其网络号net-id必必须是不同的。这种主机称为须是不同的。这种主机称为多归属主机多归属主机(multihomedhost)。n由于一个路由器至少应当连接到两

32、个网络（这样它由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将才能将IP数据报从一个网络转发到另一个网络），数据报从一个网络转发到另一个网络），因此因此一个路由器至少应当有两个不同的一个路由器至少应当有两个不同的IP地址。地址。40ppt课件IP地址的一些重要特点地址的一些重要特点n(3)用转发器或网桥连接起来的若干个局域网用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号号net-id。n(4)所有分配到网络号所有分配到网络号net-id的网络，无论是范的网络，无论是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的围很

33、小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。广域网，都是平等的。41ppt课件互联网中的互联网中的IP地址地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网

34、互联网42ppt课件互联网中的互联网中的IP地址地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网互联网在同一个局域网上的主机或路由器的在同一个局域网上的主机或路由器的I

35、P地址中的网络号必须是一样的。地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是图中的网络号就是IP地址中的地址中的net-id43ppt课件互联网中的互联网中的IP地址地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5

36、.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网互联网路由器总是具有两个或两个以上的路由器总是具有两个或两个以上的IP地址。地址。路由器的每一个接口都有一个路由器的每一个接口都有一个不同网络号的不同网络号的IP地址地址。44ppt课件互联网中的互联网中的IP地址地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.

37、3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网互联网两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明IP地地址。如指明址。如指明IP地址，则这一段连线就构成了一种只包含地址，则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊一段线路的特殊“网络网络”。现在常不指明。现在常不指明IP地址。地址。45ppt课件4.2.3IP地址与硬件地址地址与硬件地址nIP地址与硬件地址地址与硬件地址是不同的地址。是不同的地址。n从层次的角度看，从层次的角度看，n硬件地址（或硬件地址（或物

38、理地址物理地址）是数据链路层和物理层使是数据链路层和物理层使用的地址用的地址。nIP地址地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻逻辑地址辑地址（称（称IP地址是逻辑地址是因为地址是逻辑地址是因为IP地址是用地址是用软件实现的）。软件实现的）。46ppt课件4.2.3IP地址与硬件地址地址与硬件地址TCP报文报文IP数据报数据报MAC帧帧应用层数据应用层数据首部首部首部首部尾部尾部首部首部链路层及以下链路层及以下使用硬件地址使用硬件地址硬件地址硬件地址网络层及以上网络层及以上使用使用IP地址地址IP地址地址IP地址与硬件地址的区别地址与硬件地址的区别IP地址

39、放在地址放在IP数据报数据报的首部，而硬件地址则的首部，而硬件地址则放在放在MAC帧的首部帧的首部。47ppt课件HA1HA5HA4HA3HA6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1HA为硬件地址为硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网局域网局域网局域网通信的路径：通信的路径：H1经过经过R1转发转发再经过再经过R2转发转发H2查找路由表查找路由表查找路由表查找路由表48ppt课件IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1IP层上的互联网层上的互联网MAC帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2IP1IP2IP1IP2I

40、P1IP2从从HA1到到HA3从从HA4到到HA5从从HA6到到HA2MAC帧帧MAC帧帧IP数据报数据报从协议栈的层次上看数据的流动从协议栈的层次上看数据的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1HA为硬件地址为硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网局域网局域网局域网49ppt课件从虚拟的从虚拟的IP层上看层上看IP数据报的流动数据报的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1HA为硬件地址为硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6

41、HA2IP6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1IP层上的互联网层上的互联网MAC帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2IP1IP2IP1IP2IP1IP2从从HA1到到HA3从从HA4到到HA5从从HA6到到HA2MAC帧帧MAC帧帧IP数据报数据报50ppt课件在链路上看在链路上看MAC帧的流动帧的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1HA为硬件地址为硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1IP层上的互联网层上的互联网M

42、AC帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2IP1IP2IP1IP2IP1IP2从从HA1到到HA3从从HA4到到HA5从从HA6到到HA2MAC帧帧MAC帧帧IP数据报数据报51ppt课件在在IP层抽象的互联网上只能看到层抽象的互联网上只能看到IP数据报。数据报。图中的图中的IP1IP2表示从源地址表示从源地址IP1到目的地址到目的地址IP2。两个路由器的两个路由器的IP地址并不出现在地址并不出现在IP数据报的首部中。数据报的首部中。IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1IP层上的互联网层上的互联网MAC帧帧IP2IP4IP3IP5路由器

43、路由器R2从从HA1到到HA3从从HA4到到HA5从从HA6到到HA2MAC帧帧MAC帧帧IP1IP2IP1IP2IP1IP2IP数据报数据报52ppt课件路由器只根据目的站的路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。地址的网络号进行路由选择。IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1IP层上的互联网层上的互联网MAC帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2从从HA1到到HA3从从HA4到到HA5从从HA6到到HA2MAC帧帧MAC帧帧IP1IP2IP1IP2IP1IP2IP数据报数据报53ppt课件在具体的物理网络的链路层在具体的物理

44、网络的链路层只能看见只能看见MAC帧而看不见帧而看不见IP数据报数据报IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1IP层上的互联网层上的互联网IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2MAC帧帧从从HA1到到HA3从从HA4到到HA5从从HA6到到HA2MAC帧帧MAC帧帧IP1IP2IP1IP2IP1IP2IP数据报数据报54ppt课件IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节。层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节。在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的统一的、抽象的IP地址地址研究主机和主机或主机和路由

45、器之间的通信研究主机和主机或主机和路由器之间的通信。IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机H1主机主机H2路由器路由器R1IP层上的互联网层上的互联网MAC帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2从从HA1到到HA3从从HA4到到HA5从从HA6到到HA2MAC帧帧MAC帧帧IP1IP2IP1IP2IP1IP2IP数据报数据报55ppt课件主机主机H1与与H2通信中使用的通信中使用的IP地址地址与与硬件地址硬件地址HA在网络层在网络层写入写入IP数据报首部的地址数据报首部的地址在数据链路层在数据链路层写入写入MAC帧首部的地址帧首部的地址源地址源地址目的地址目的地址源地址

46、源地址目的地址目的地址从从H1到到R1IP1IP2HA1HA3从从R1到到R2IP1IP2HA4HA5从从R2到到H2IP1IP2HA6HA256ppt课件4.2.4地址解析协议地址解析协议ARPn通信时使用了两个地址：通信时使用了两个地址：nIP 地址地址（网络层地址）（网络层地址）nMAC 地址地址（数据链路层地址）（数据链路层地址）每个接口都有两个地址每个接口都有两个地址220.168.10.1000-15-C5-C6-CC-07220.168.10.2000-15-C5-C8-C4-95220.168.10.1600-15-C5-C6-C8-11IP地址地址MAC地址地址LAN57pp

47、t课件地址解析协议地址解析协议ARP的作用的作用n已经知道了一个机器（主机或路由器）的已经知道了一个机器（主机或路由器）的IP地址，地址，如何如何找出其相应的硬件地址找出其相应的硬件地址？n地址解析协议地址解析协议ARP就是用来解决这样的问题的。就是用来解决这样的问题的。网络层网络层ARPIP地址地址硬件地址硬件地址IPIGMPICMPARPARP协议的作用协议的作用ARP作用：作用：从网络层使用从网络层使用的的IP地址，地址，解析出在数据解析出在数据链路层使用的链路层使用的硬件地址硬件地址。58ppt课件地址解析协议地址解析协议ARP要点要点n不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链不管网

48、络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。n每一个主机都设有一个每一个主机都设有一个ARP高速缓存高速缓存(ARPcache)，里面有所在的局域网上的各主机和路，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的由器的IP地址到硬件地址的映射表。地址到硬件地址的映射表。TTL(TimeToLive)：地址映射有效时间：地址映射有效时间。59ppt课件地址解析协议地址解析协议ARP要点要点n当主机当主机A欲向本局域网上的某个主机欲向本局域网上的某个主机B发送发送IP数据报时，就先在其数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无高

49、速缓存中查看有无主机主机B的的IP地址。地址。n如有，如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入址写入MAC帧，然后通过局域网将该帧，然后通过局域网将该MAC帧发往帧发往此硬件地址。此硬件地址。n如没有，如没有，ARP进程在本局域网上进程在本局域网上广播发送广播发送一个一个ARP请求分组请求分组。收到收到ARP响应分组响应分组后，后，将得到的将得到的IP地址到硬件地址的映射地址到硬件地址的映射写入写入ARP高速缓存高速缓存。60ppt课件地址解析协议地址解析协议ARP要点要点nARP请求分组：请求分组：包含发送方硬件地址包含发送方硬件地址/发送方发

50、送方IP地址地址/目标方硬件地址目标方硬件地址(未知时填未知时填0)/目标方目标方IP地址。地址。n本地广播本地广播ARP请求请求（路由器不转发（路由器不转发ARP请求）。请求）。nARP响应分组：响应分组：包含发送方硬件地址包含发送方硬件地址/发送方发送方IP地址地址/目标方硬件地址目标方硬件地址/目标方目标方IP地址。地址。nARP分组封装在物理网络的帧中传输。分组封装在物理网络的帧中传输。61ppt课件ARP响应响应AYXBZ主机主机B向向A发送发送ARP响应分组响应分组主机主机A广播发送广播发送ARP请求分组请求分组ARP请求请求ARP请求请求ARP请求请求ARP请求请求209.0.0